分子变形结构自主重塑的新理论

由积木构成的结构可以改变它们的形状并自主地自我组织成新的配置。马克斯普朗克动力学与自组织研究所(MPI-DS)的物理学家SaeedOsat和RaminGolestanian揭示了这种可用于主动操纵分子组织的机制。新的所需配置的种子足以触发重组。

这一原理可以应用于生物构建块，这些构建块不断回收以在生命系统中形成新结构。

改造的概念对大多数人来说都很熟悉：玩过乐高积木的人都知道，相同的组件可以有多种组合和结构。

通常，附带的手册描述了各个块的排列和最终结构的形状。因此，最初仅组装几件就可以确定所有其他部件必须连接的方式。“我们的模型描述了给定结构在物理系统中构建块的重新排列，”该研究的第一作者SaeedOsat解释道。“如果给定结构中只有少数几个部分发生变化，它们就会像种子一样产生全新的组合。”

就像在乐高手册中一样，对于块的排列方式有一定的规则。在研究人员的模型中，组装说明来自可能的分子相互作用列表。这些取决于系统的能量状态、种子的大小和组件之间的非互惠相互作用。

“在某些条件下，我们可以观察到多种重组为新形状，”生命物质物理系主任兼MPI-DS主任RaminGolestanian解释说。“我们确定了一种新的学习规则，该规则会导致结构动态改变其形状，具体取决于它们各部分之间的非互惠相互作用。”

在生物学中，构建块的重排不断发生。不是将复杂的结构作为一个整体来处理，而是将它们分解成用于构建新作品的各个部分。因此，该模型可能有助于理解生物体中自组织的原理。同样，非平衡合成和自主自组装的原理可用于设计工程策略以设计分子机器人变形器。